JP2000130599A - 密封装置 - Google Patents

密封装置

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JP2000130599A
JP2000130599A JP10319841A JP31984198A JP2000130599A JP 2000130599 A JP2000130599 A JP 2000130599A JP 10319841 A JP10319841 A JP 10319841A JP 31984198 A JP31984198 A JP 31984198A JP 2000130599 A JP2000130599 A JP 2000130599A
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JP
Japan
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sealing
fluid
seal member
pressure
main
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JP10319841A
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English (en)
Inventor
Shinji Nagasawa
晋治 長澤
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧下におけるシール性の向上と寿命の向上
を図った密封装置を提供する。 【解決手段】 副シール部材20に設けた第1逆止弁2
2bと、第2逆止弁22cによって、副シール部材20
とハウジング内周面31との間での流体を減圧させつつ
流れを許容する構成となっており、また、主シール部材
10に設けた逆止弁13cによって主シール部材10と
副シール部材20との間での流体を減圧させつつ流れを
許容する構成となっている。また、副シール部材20の
シールリップ22aには、軸表面30への摺動面に、密
封流体側Pに向けてポンプ機能を発揮するポンプ機構と
して、ハイドロダイナミック構造のリブ22dを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密封流体の漏れを
防止する密封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の密封装置としては、
たとえば、高圧冷媒を圧縮するコンプレッサーなどに適
用されている。
【0003】図2は従来技術に係る密封装置の概略構成
断面図である。
【0004】図に示した密封装置100は軸とハウジン
グとの間の環状の隙間に配置されて、密封流体(高圧冷
媒)の漏れを防止するものである。
【0005】なお、図に示した密封装置は取付位置に取
り付ける前の状態(各シール部の変形前の状態)の様子
を断面図で示しており、相手取り付け部材である、ハウ
ジングおよび軸については、取り付けた場合の位置のみ
を一点鎖線で示しており、図中200が軸表面の位置を
示し、300がハウジング内周面の位置を示している。
【0006】図に示したように、密封装置100は、軸
表面200に摺接するゴム状のシールリップ101と、
このシールリップ101を支持すると共に軸表面200
に摺接する樹脂性のリップ102と、外部からのダスト
の侵入を防止するダストリップ103と、ハウジング内
周面との隙間を塞ぐシール(Oリング)104と、を備
えている。
【0007】このような構成により、密封流体側Pから
大気側Aへの流体の漏れを防止している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。
【0009】上述した構成の場合には、1MPa程度の
圧力では、適正な密封性能を維持していた。
【0010】しかしながら、より高い高圧条件(7MP
a狙い)のもとでは、高圧によってシールリップ101
の軸表面への押し付け力が増大するため、発熱量が増大
し、摩耗が過大となってしまいシール性が低下してしま
っていた。
【0011】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、高圧
下におけるシール性の向上と寿命の向上を図った密封装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、2部材間の隙間に配置されて密封
流体の漏れを防止する主シール部材と、該主シール部材
よりも密封流体側に配置されて主シール部材との間の隙
間に向けて流体の流れを許容しつつ流体の圧力を減圧さ
せる減圧機構を有した副シール部材と、を備えたことを
特徴とする。
【0013】したがって、密封流体側の圧力が増加して
も、圧力の増加に伴って主シール部材との間の隙間の圧
力も、密封流体側の圧力に対して減圧されつつ圧力が高
まるので、副シール部材が密封流体側から一方的に圧力
を受けることが防止される。
【0014】軸とハウジングとの間の環状隙間を密封す
る密封装置であって、ハウジング内周に密着する外周シ
ール部と軸表面に摺接するシールリップとを備えた主シ
ール部材と、前記軸表面に摺接するシールリップを有す
ると共に、前記主シール部材よりも密封流体側に配置さ
れる副シール部材と、を備えた密封装置において、前記
副シール部材のシールリップと主シール部材のシールリ
ップとの間の隙間に向けて、ハウジング内周側から密封
流体の流れを許容しつつ流体圧力を減圧させる減圧機構
を設けたことを特徴とする。
【0015】したがって、密封流体側の圧力が増加して
も、ハウジング内周側から副シール部材のシールリップ
と主シール部材のシールリップとの間の隙間に向けて圧
力が減圧されつつ流入されるため、副シール部材のシー
ルリップが密封流体側から一方的に圧力を受けることが
防止される。
【0016】前記減圧機構は、前記副シール部材とハウ
ジングとの間に設けられる逆止弁および副シール部材と
主シール部材との間に設けられる逆止弁のうち少なくと
もいずれか一つであるとよい。
【0017】したがって、副シール部材とハウジングと
の間に設けられる逆止弁、あるいは、副シール部材と主
シール部材との間に設けられる逆止弁によって密封流体
がその圧力を減圧されつつ流入される。
【0018】前記副シール部材に設けられたシールリッ
プに密封流体側に向けてポンプ機能を発揮するポンプ機
構を設けるとよい。
【0019】したがって、副シール部材に設けられたシ
ールリップと主シール部材のシールリップとの間の流体
の圧力が高くなりすぎることが防止される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。
【0021】図1を参照して、本発明の実施の形態に係
る密封装置について説明する。
【0022】本発明の実施の形態に係る密封装置は、た
とえば、高圧冷媒(例えば炭酸ガス)を圧縮するコンプ
レッサーなどに適用されるものであり、7MPa程度の
高圧力の条件下でも適用されるものである。
【0023】図1は本発明の実施の形態に係る密封装置
の概略構成断面図である。
【0024】図に示した密封装置1は軸とハウジングと
の間の環状の隙間に配置されて、密封流体(高圧冷媒)
側Pから大気側Aへの密封流体の漏れを防止するもので
ある。
【0025】なお、図に示した密封装置は取付位置に取
り付ける前の状態(各シール部の変形前の状態)の様子
を断面図で示しており、相手取り付け部材である、ハウ
ジングおよび軸については、取り付けた場合の位置のみ
を一点鎖線で示しており、図中30が軸表面の位置を示
し、31がハウジング内周面の位置を示している。
【0026】図に示したように、密封装置1は、概略、
主シール部材10と、副シール部材20と、から構成さ
れる。
【0027】主シール部材10は、金属環11と、金属
環11に一体的に成形されるシール部13と、樹脂リッ
プ12と、を備えており、ハウジング内周に嵌着固定さ
れるものである。
【0028】ここで、シール部13は、ハウジング内周
に密着してハウジング内周側からの流体の漏れを防止す
る外周シール部13aと、軸表面に摺接して軸表面側か
らの流体の漏れを防止するシールリップ13bと、逆止
弁13cと、を備えている。
【0029】このシール部13の素材としては、例え
ば、ゴムや軟質樹脂などが適用される。
【0030】なお、シールリップ13bについては、図
に示した構造に限るものではなく、多段形状として、よ
り高圧に耐えることのできる構造としても良い。
【0031】また、樹脂リップ12は、主に、シールリ
ップ13bを支持する機能を発揮するものであるが、こ
の樹脂リップ12も軸表面に摺接して流体の漏れを補助
的に防止する機能も有するものであり、その素材として
は、4フッ化エチレン樹脂などが適用される。
【0032】次に、副シール部材20は、概略、金属環
21と、金属環21に一体成形あるいは焼き付け固定さ
れるシール部22と、を備えており、主シール部材10
よりも密封流体側Pに配置されるものである。
【0033】ここで、上述した主シール部材10の金属
環11には、流体を流通自在とする連通部11a(孔や
切欠きやスリット等)が設けられており、副シール部材
20が図に示したように配置された場合でも流体は自由
に流通するようになっている。
【0034】なお、副シール部材20の取り付け固定に
ついては、ハウジングへの嵌着により固定力を得るよう
にしても良いし、主シール部材10への組み立て(突起
による係合機構等)により固定力を得ても良いし特に限
定するものではない。
【0035】また、シール部22は、軸表面に摺接して
軸表面からの流体の漏れを防止するシールリップ22a
と、第1逆止弁22bと、第2逆止弁22cと、を備え
ている。
【0036】このシール部22の素材としては、例え
ば、ゴムや軟質樹脂などが適用される。
【0037】このように密封装置1を主シール部材10
と、副シール部材20と、から構成したことによって、
副シール部材20によって密封流体の圧力を受けるた
め、主シール部材10に、直接高圧力がかかるのを防止
して、主シール部材10のシールリップ13bを効果的
に発揮させて確実に密封流体の大気側Aへの漏れを防止
できる。
【0038】ここで、本発明の実施の形態では、主シー
ル部材10のシールリップ13bと副シール部材20の
シールリップ22aとの間に、密封流体側P側の流体
が、その圧力を減圧させながら流体の流れ込みを許容し
た構成となっている。
【0039】すなわち、シールリップ22aと軸表面3
0との間からの密封流体側P側の流体の漏れを防止して
いるものの、ハウジング内周面31側からの密封流体側
P側の流体の流れ込みを、その流体の圧力を減圧させな
がら許容している。
【0040】次に、流体の減圧機構について説明する。
【0041】図1に示した構成では、3か所に減圧機構
を設けた例を示している。
【0042】すなわち、副シール部材20に設けた第1
逆止弁22bと、第2逆止弁22cによって、副シール
部材20とハウジング内周面31との間において流体を
減圧させつつ流れを許容する構成となっており、また、
主シール部材10に設けた逆止弁13cによって主シー
ル部材10と副シール部材20との間において流体を減
圧させつつ流れを許容する構成となっている。
【0043】それぞれの逆止弁は流体の流れを許容する
方向に向けて撓んだ状態で相手部材に接触するように構
成されているため、流体の圧力に応じて流体の流れを許
容するが、逆方向への流れは防止する構成となってい
る。
【0044】このように減圧機構を設けたことによっ
て、まず、密封流体側Pの圧力がPSとすると、第1逆
止弁22bによって、流体はハウジング内周面31にそ
って流入して、その圧力はP1 となる。
【0045】次に、同様にして第2逆止弁22cによっ
て、流体はハウジング内周面31にそって流入して、そ
の圧力はP2 となる。
【0046】さらに、流体は、金属環11の連通部11
aを通って(もちろん圧力はP2 のまま)、逆止弁13
cによって、主シール部材10と副シール部材20との
間から流入して、その圧力はPE となる。
【0047】以上のPS ,P1 ,P2 ,PE は、言うま
でもなく、PS >P1 >P2 >PE の関係を有する。
【0048】したがって、副シール部材20のシールリ
ップ22aには、密封流体側PからはPS の圧力を受け
ると共に、大気側AからはPE の圧力を受けることにな
る。
【0049】このPS とPE の関係については、PS
大きくなれば大きくなるほど、PEも大きくなるが、PS
>PE の関係を維持することは言うまでもない。
【0050】したがって、シールリップ22aは、従来
技術のように一方的に密封流体側Pからの高圧を受ける
のではなく、密封流体側Pからの圧力が大きくなればな
るほど、大気側Aからの圧力もある程度大きくなるの
で、軸表面30に対する押し付け力の増大が緩和される
ことになり、摺動摩耗による発熱量の増加を緩和すると
共に摩耗性能の低減を緩和することができる。
【0051】なお、主シール部材10のシールリップ1
3bには、密封流体側PからはPEの圧力を受けると共
に、大気側Aからは大気圧を受けることになるが、PE
は十分に減圧されているので、シールリップ13bによ
るシール性能は十分に発揮することができる。
【0052】また、副シール部材20のシールリップ2
2aには、軸表面30への摺動面に、密封流体側Pに向
けてポンプ機能を発揮するポンプ機構を設けている。
【0053】なお、このポンプ機構については、適宜公
知技術等を適用すれば良いが、図示の例では、ねじの様
な、ハイドロダイナミック構造のリブ22dを設けたも
のを示している。
【0054】このようにポンプ機構を設けることによっ
て、流体を密封流体側Pに向けて戻すため、上述したP
E を減圧させることができ、結局流体は、副シール部材
20の周囲を循環することになり、各領域で圧力が所定
の関係を維持されて制御されることになり、いずれかの
領域の圧力が異常な値となることはない。
【0055】なお、以上のことから、PE は、密封流体
側Pの圧力PS に対して、各減圧機構によって減圧され
た圧力とポンプ機構によって減圧された圧力によって決
定されることになる。
【0056】以上のように、従来技術に比べて、より高
圧下においても、シール部においては効果的に減圧させ
てシール性を維持することができ、また、高圧によって
シールリップが軸表面に押し付けられる力を緩和して摺
動摩耗性の低下を抑制し、寿命の向上を図ることができ
る。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、減圧機
構を設けたことによって、密封流体側の圧力が増加して
も、圧力の増加に伴って主シール部材との間の隙間の圧
力も、密封流体側の圧力に対して減圧されつつ圧力が高
まるので、副シール部材が密封流体側から一方的に圧力
を受けることが防止されて、高圧下においてもシール性
が向上し、寿命が向上する。
【0058】また、副シール部材のシールリップと主シ
ール部材のシールリップとの間の隙間に向けて、ハウジ
ング内周側から密封流体の流れを許容しつつ流体圧力を
減圧させる減圧機構を設ければ、副シール部材のシール
リップが密封流体側から一方的に圧力を受けることを防
止できる。
【0059】減圧機構としては、副シール部材とハウジ
ングとの間に設けられる逆止弁や副シール部材と主シー
ル部材との間に設けられる逆止弁により構成できる。
【0060】副シール部材に設けられたシールリップに
ポンプ機構を設ければ、副シール部材に設けられたシー
ルリップと主シール部材のシールリップとの間の流体の
圧力が高くなりすぎることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成
断面図である。
【図2】従来技術に係る密封装置の概略構成断面図であ
る。
【符号の説明】
1 密封装置 10 主シール部材 11 金属環 11a 連通部 12 樹脂リップ 13 シール部 13a 外周シール部 13b シールリップ 13c 逆止弁 20 副シール部材 21 金属環 22 シール部 22a シールリップ 22b 第1逆止弁 22c 第2逆止弁 22d リブ 30 軸表面 31 ハウジング内周面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2部材間の隙間に配置されて密封流体の漏
    れを防止する主シール部材と、 該主シール部材よりも密封流体側に配置されて主シール
    部材との間の隙間に向けて流体の流れを許容しつつ流体
    の圧力を減圧させる減圧機構を有した副シール部材と、
    を備えたことを特徴とする密封装置。
  2. 【請求項2】軸とハウジングとの間の環状隙間を密封す
    る密封装置であって、 ハウジング内周に密着する外周シール部と軸表面に摺接
    するシールリップとを備えた主シール部材と、 前記軸表面に摺接するシールリップを有すると共に、前
    記主シール部材よりも密封流体側に配置される副シール
    部材と、を備えた密封装置において、 前記副シール部材のシールリップと主シール部材のシー
    ルリップとの間の隙間に向けて、ハウジング内周側から
    密封流体の流れを許容しつつ流体圧力を減圧させる減圧
    機構を設けたことを特徴とする密封装置。
  3. 【請求項3】前記減圧機構は、前記副シール部材とハウ
    ジングとの間に設けられる逆止弁および副シール部材と
    主シール部材との間に設けられる逆止弁のうち少なくと
    もいずれか一つであることを特徴とする請求項2に記載
    の密封装置。
  4. 【請求項4】前記副シール部材に設けられたシールリッ
    プに密封流体側に向けてポンプ機能を発揮するポンプ機
    構を設けたことを特徴とする請求項2または3に記載の
    密封装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010319A (ko) * 1999-07-19 2001-02-05 김동주 플러그 밸브
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